JP2014195369A - 電気自動車充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車の充電器では、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギー由来の電力のみを使いたいという使用者に対し、使用者が自然エネルギー由来の電力を蓄電した蓄電池の充電状況を見ながら充電方法を選択できるシステムとなっていることが望ましい。
【解決手段】太陽光発電、風力発電と蓄電池で構成され、更に配電系統にも接続している充電器において、電気自動車が充電を始めると、まず自然エネルギー由来の電力をためた蓄電池から電気自動車に充電し、蓄電池の出力が不足した場合に夜間電力をためた蓄電池又は系統からの電力を使って充電する充電システムであって、蓄電池の電力量が充分あるか、また、その他の補充電力がどのくらい必要かを判断するため、蓄電池の残存電力量と電気自動車の電力量を表示して自然エネルギー由来の電力の使用を促す。

【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光エネルギー、風力エネルギーといった自然エネルギー由来の電力と系統電源を両方利用できる電気自動車の充電システムにおいて、利用者が価格や環境意識により、エネルギーの発生源の種類および価格の安い時間帯の電力を選択できる電気自動車充電システムに関する。

太陽光発電、深夜電力、一般電力をコストの安い順に使用し、太陽光発電を余すところなく活用してコストダウンを図る家庭用電力供給システムが特許文献１に開示されている。これは制御ロジックにより自動的にされるものである。

特開平１１−１７８２３７

サービスステーションの充電器の場合には、運転者が蓄電池の充電状況を見てどのように充電をするかを選択できるシステムとなっていることが望ましい。そのようにすれば、太陽光発電など自然エネルギー由来の電力だけを使いたいという使用者にとって便利である。例えば一箇所の充電器では自然エネルギー由来の電力だけの充電では足りず、充電途中で、自然エネルギー由来の電力が利用できる他の充電システムに移動するという自由度が増える。また、電力料金の安い深夜電力などの系統電力を使えるという選択肢があるほうが便利である。特許文献１では使用者に選択の自由はなくすべて自動で決められる。

太陽光発電、風力発電、地熱発電などの自然エネルギー由来の電力を蓄電する蓄電池と系統電力のうち価格の安い深夜電力を蓄電する蓄電池で構成される電気自動車充電システムにおいて、使用者が前記システムに表示された電気自動車の電力量と太陽エネルギー、風力エネルギー、地熱エネルギーなどの自然エネルギー由来の電力を蓄えた蓄電池の電力量を比べ蓄電池の電力量が充分あるか、また、安い深夜電力を蓄えた蓄電池の電力量で充分か、または直接系統からの補充電力がどのくらいかを判断し、使用者が充電することを決めたら全システムに充電量を入力することにより、表示した自然エネルギー由来の電力をまず蓄電池から使用し、次に安い深夜電力を蓄電した電力を使用し、最後に不足した電力は系統から充電し、自然エネルギー由来の電力の使用を促す事を特徴とする電気自動車充電システム。

上のシステムにおいて、希望充電電力量を入力すると蓄電池電力の使用と系統から受ける電力料金から予想電力料金を表示することにより、自然エネルギー由来の電力の使用を促すことを特徴とする電気自動車充電システム。また、充電終了時に、使用した自然エネルギー由来の電力量と系統電力量を計算し、使用者に課金することを特徴とする電気自動車充電システム。

本発明は、電気自動車充電システムの使用者が充電に使う電力が自然エネルギー由来のものかそうでないかを知ることにより安価な自然エネルギー由来の電力を選択することを促し、さらに、安価な深夜電力の利用を促すことにより環境改善に資し、ならびにピークカットにも資し、合わせて使用者の経済的負担も軽減するものである。

本発明に係る使用者が選択できる自然エネルギー由来の電力の表示の例である。 本発明に係る電気自動車充電システムにおいて自然エネルギーとして太陽エネルギー、風力エネルギーを使用する例である。 本発明に係る電気自動車充電システムにおいて自然エネルギー由来の電力を使用する場合の構成の例である。 本発明に係る電気自動車充電システムにおいて自然エネルギー由来の電力のほかに深夜電力のように安価に購入できる系統電力を使用する例である。 本発明に係る使用者が選択できる自然エネルギー由来の電力と安価な深夜電力を表示する例である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の電気自動車充電システムの基本的な実施形態におけるシステムの構成について説明する。

図１は、本発明の使用者が見る電気自動車充電システムの表示の例である。ここで、太陽光発電や風力発電、地熱発電、小水力発電などの自然エネルギー由来の電力がどのくらい蓄電池に蓄電されているかが表示されている。電気自動車の蓄電池にはどのくらいのエネルギーが残存されているかも表示されても良い。前記使用者はどのくらい充電するかを入力する。この場合、蓄電された自然エネルギー由来の電力の量以下を入力すると、充電は自然エネルギー由来の電力だけを使った充電となる。その場合の料金はいくらになるかを表示しても良い。

図３は本発明の基本形で、自然エネルギー発電機４は例えば太陽光発電である。自然エネルギー発電機５は例えば風力発電である。このほか、例えば小水力発電や、地熱発電などが利用できるがここでは代表的に太陽光と風力を示す。実際はそのほかの自然エネルギーを利用してもよい。蓄電池１は自然エネルギー由来の電力を蓄える蓄電池で、蓄電池制御手段２により蓄電池の充電状態、充放電の制御を行う。直流バス３は、前記蓄電池制御手段２、自然エネルギー発電機５の変換器６、他の自然エネルギー発電機４の変換器７、電気自動車に充電する制御機９、系統電源を直流バスにつなげる変換器８に繋がっている。

使用者が蓄電池１に充電されている電力量以上の電力量を電気自動車に充電したい場合、操作パネルの希望充電電力量に入力し、まず自然エネルギー発電機４，５、を受電し、その次に自然エネルギー由来の電力をためた蓄電池１の電力を使う。蓄電池１の電力を使いきって放電が終わると系統からの充電を始める。そのためには系統電源の変換器８の直流出力の電圧は、蓄電池１の放電電圧より低く設定する。自然エネルギー発電機の放電電圧は変換器６，７により蓄電池１の充電電圧より高く設定する。

使用者が蓄電池１に充電されている電力量以下の電力量を電気自動車に充電したい場合、使用者は操作パネルの希望充電電力量１７に入力し、まず自然エネルギー発電機４，５、を受電し、その次に自然エネルギー由来の電力をためた蓄電池１の電力を使い充電を完了する。前記の場合と同じく、系統電源の変換器８の直流出力の電圧は、蓄電池の放電電圧より低く設定するか変換器の内部の開閉器を遮断しておく。自然エネルギー発電機の放電電圧は変換器６，７により蓄電池１の充電電圧より高く設定する。

自然エネルギー由来の電力により蓄電池の充電又は電気自動車の充電をする場合には、自然エネルギー由来の電力が配電系統に流れていかないように系統電源の変換器８を遮断するか、又は系統に流れないように変換器８の変換の向きを制御する。

電気自動車が充電のため繋がっていない場合、自然エネルギー由来の電力はまず蓄電池１に蓄電され、蓄電池１がいっぱいに充電された場合に系統に売電される。このために自然エネルギー発電機の変換器６，７は直流バス３への出力電圧を蓄電池１の充電電圧より高く設定し、系統への連係をする変換器８の直流バス３側の入力電圧を蓄電池１の充電電圧より高くする。すると、自然エネルギー由来の電力は蓄電池１に充電され、余った電力を系統に流すことができる。
ここで蓄電池１の充電がいっぱいとなる場合、蓄電池１の充電電圧は自然と上昇する。更に蓄電池１の蓄電池制御手段２はエネルギーの動きを蓄電池１の充電する方向にし、蓄電池１が系統に電力を放出しないようにする。

電気自動車が電気自動車充電システムに結合されると、図３のディスプレーにバッテリー監視装置に記録された蓄電池１の充電量を表示する。使用者が表示を見て充電量を決めてその量を希望充電電力量１７として入力すると、充電量が蓄電池１の充電量よりも少ない場合は、系統電源の変換器８を開き、系統電力が電気自動車の充電に使われないよう制御する。又同時に蓄電池１からの使用電力に応じた料金を電力料金表示１８に表示する。

使用者が、電気自動車への充電量を蓄電池１の充電量より多く入力した場合は、蓄電池１の充電量がプラスの場合は系統電源の変換器８を開き、蓄電池１の電池を使いきった後に蓄電池制御手段２の内蔵開閉器を開き、系統から、電気自動車に流れるようにする。その場合系統の電力の使用量を変換器８と蓄電池制御手段２で記録する。使用された電力は制御器９の中で合算し使用者に請求し決済される。

（第２実施形態）
まず、本発明に係る電気自動車充電システムの第２実施形態における構成について説明する。本実施形態は、使用者に、自然エネルギー由来の電力の他に、深夜電力などの低廉な系統電力由来の電力も提供するものである。

図４は、本発明が全体としてどのように構成されるかを示す図である。
本実施形態におけるシステムにおいて、第１実施形態（図３参照）における共通部分は同じ符号で示す。追加された要素は深夜電力などの低廉な電力を蓄電する蓄電池１３、系統から蓄電池に充電するための変換器１２、蓄電池１３の電力を電気自動車１０に充電するためのインターフェースの変換器１４である。

使用者はまず自然エネルギー発電機４，５、を使い、その次に自然エネルギー由来の電力を蓄電した蓄電池１の電力を使う。蓄電池１の放電が終わってから、深夜電力などの低廉な電気を蓄電した蓄電池１３から充電し、なお電力が足りない場合は、系統１１からの充電を始める。そのためには系統電源の変換器８の直流出力の電圧は、蓄電池１３からの放電電圧より低くし、蓄電池１３の放電電圧は蓄電池１の放電電圧より低く設定し、蓄電池１の放電電圧は自然エネルギー発電機の放電電圧より低く設定する。

自然エネルギー由来の電力が蓄電池１の充電又は電気自動車１０の充電をする場合には配電系統に流れないように系統電源の変換器８を遮断するか、又は系統に流れないように制御する。同様に深夜電力をためている蓄電池１３に自然エネルギー由来の電力が充電されるのを防止するため変換器１４を遮断する。

電気自動車が充電のため繋がっていない場合、自然エネルギー由来の電力はまず蓄電池１に蓄電され、蓄電池１がいっぱいに充電された場合に系統に売電される。このために自然エネルギー発電機の変換器、６，７は直流バス３への出力電圧を蓄電池１の充電電圧より高く設定し、系統への連係をする変換器８の直流バス３側の入力電圧を蓄電池１の充電電圧より高くする。すると、自然エネルギー由来の電力は蓄電池１に充電され、余った電力を系統に流すことができる。

ここで蓄電池１の充電がいっぱいとなる場合、蓄電池１の充電電圧は自然と上昇する。更に蓄電池１の蓄電池制御手段２を蓄電池１が系統に電力を放出しないように制御する。これは第１の実施形態と同じである。

深夜などの電気料金が低廉なときに深夜電力用の蓄電池１３に蓄電するためには変換器１４遮断し、系統電源を直流バス３につなげる変換器８を遮断する。

電気自動車が電気自動車充電システムに結合されると、図５にあるようにディスプレーにバッテリー監視装置に記録された蓄電池１と蓄電池１３の充電量を表示する。使用者が表示を見て充電量を決めてその量を制御器９に入力すると、充電量が蓄電池１の充電量よりも少ない場合は、系統電源の変換器８を遮断し、系統電力が電気自動車の充電に使われないよう制御する。又同時に蓄電池からの使用電力に応じた料金を表示する。

使用者が、電気自動車への充電量を蓄電池１の充電量より少なく充電したい場合は、変換器８と変換器１４を遮断し系統の電力と深夜電力の電力が充電に使用されないようにし、自然エネルギー発電機の電力とそれを蓄電器１に充電した電力を充電に使用する。

使用者が自然エネルギー由来の電力を蓄電した蓄電池１の充電量より多く希望充電電力量１７に入力した場合は、自然エネルギー発電機の放電電圧より低い放電電圧を蓄電池１に設定し、更にそれより低い放電電圧を深夜電力を蓄電した蓄電池１３の放電電圧に設定する。するとまず蓄電池１が放電し、その後蓄電池１３が放電する。

使用者が自然エネルギー由来の電力を蓄電した蓄電池１の電力と深夜電力を蓄電した蓄電池１３の電力を合算した電力より多く充電を希望した場合は、自然エネルギー発電機の放電電圧より低い放電電圧を蓄電池１に設定し、更にそれより低い放電電圧を深夜電力を蓄電した変換器１４の放電電圧に設定し、更にそれより低い放電電圧を変換器８の直流出力に設定すると、まず蓄電池１が放電し、その後蓄電池１３が放電し、最後に系統から電力が充電に使用される。
その場合系統電力の使用量を変換器８、深夜電力の使用量を変換器１４、自然エネルギーの使用量を変換器２で記録する。使用された電力は制御器９の中で合算し表示１８に表示し使用者に請求し決済される。

１ 自然エネルギー由来の電力をためる蓄電池
２ 自然エネルギー由来の電力をためる蓄電池の蓄電池制御手段
３ 直流バス
４ 太陽電池などの自然エネルギー発電機１
５ 風力発電などの自然エネルギー発電機２
６ 風力発電などの自然エネルギー発電機の出力を所定の直流電圧に変換する変換器
７ 太陽電池などの自然エネルギー発電機の出力を所定の直流電圧に変換する変換器
８ 系統電源を直流バスに繋げる変換器
９ 電気自動車に直流充電する制御器
１０ 電気自動車
１１ 系統電源
１２ 深夜電力充電用交直変換器
１３ 深夜電力充電用蓄電池
１４ 深夜電力充電用蓄電池を直流バスに繋げる変換器
１５ 電気自動車充電システムの蓄電池１の充電電力量を示す表示

Claims (2)

1. 電気自動車を充電する充電器の制御用の表示において、
   太陽エネルギー、風力エネルギー、地熱エネルギーなどの自然エネルギー由来の電力をためた蓄電池に蓄電された電力量を表示し、
   使用者が希望する充電量を入力すると、
   まず自然エネルギー由来の電力が充電され、それでも不足する時は自然エネルギー由来の電力以外の電力を電気自動車に充電し、
   前記自然エネルギー由来の電力と自然エネルギー由来の電力以外の電力の料金が使用者に課金されることを特徴とする電気自動車充電システム。
2. 電気自動車を充電する充電器の制御用の表示において、
   太陽エネルギー、風力エネルギー、地熱エネルギーなどの自然エネルギー由来の電力をためた蓄電池に蓄電された電力量を表示し、
   夜間電力などの安価な系統電力をためた蓄電池に蓄電された電力量を表示し、
   使用者が希望する充電量を入力すると、
   自然エネルギー由来の電力と、蓄電した夜間電力などの安価な系統電力をまず充電し、それでも足りない場合は、上記自然エネルギー由来の電力と深夜電力などの安価な系統電力以外の電力が電気自動車に充電され、
   前記自然エネルギー由来の電力と前記夜間電力などの安価な系統電力と、それ以外から供給される電力の料金が使用者に課金されることを特徴とする電気自動車充電システム。